EP0385187B1 - Brennelement-Lagergestell - Google Patents

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EP0385187B1
EP0385187B1 EP90102884A EP90102884A EP0385187B1 EP 0385187 B1 EP0385187 B1 EP 0385187B1 EP 90102884 A EP90102884 A EP 90102884A EP 90102884 A EP90102884 A EP 90102884A EP 0385187 B1 EP0385187 B1 EP 0385187B1
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EP
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fuel element
storage rack
element storage
grid
rack according
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EP90102884A
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English (en)
French (fr)
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EP0385187A1 (de
Inventor
Hans-Georg Dipl.-Bauing Blösser
Karl-Heinz Rudnick
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/005—Containers for solid radioactive wastes, e.g. for ultimate disposal
    • G21F5/008—Containers for fuel elements
    • G21F5/012—Fuel element racks in the containers
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
    • G21C19/02—Details of handling arrangements
    • G21C19/06—Magazines for holding fuel elements or control elements
    • G21C19/07—Storage racks; Storage pools
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to a fuel assembly storage rack with an outer frame which includes vertical shafts which are adapted to the fuel assembly cross section and form a grid of fuel assembly positions, the frame having transport eyelets at its upper end and a horizontal support plate at its lower end, and wherein the grid consists of intertwined sheets that form the shafts (FR-PS 2 462 767).
  • FR-PS 2 462 767 already discloses a fuel assembly storage rack in which partition walls are also provided to form shafts.
  • the shafts serve to accommodate fuel elements.
  • the partitions are double-skinned and consist of a multitude of strips arranged vertically one above the other. The strips are intertwined and are held together by vertical tie rods.
  • This version of a fuel assembly storage rack is also complicated and expensive and is relatively susceptible to failure, if only because of the large number of components that can be securely fixed.
  • the object of the invention is to provide a fuel assembly rack that is simpler in construction than the known fuel assembly racks without impairing radiation safety and mechanical strength and requires as little space as possible.
  • the frame is formed by a sheet metal jacket which is thickened to the outside in its upper region to at least twice its normal wall thickness and with its inside leads a grid forming the grid.
  • the sheet metal jacket preferably has vertical grooves, and the grid engages in the grooves.
  • the wall thickness in the unthickened part of the sheet metal jacket should be at least 5 mm.
  • the sheet metal jacket forms a frame of simple construction which, with its inner surfaces, provides reliable support for the fuel elements which are guided through the sheets which are entangled in a lattice.
  • the sheets that form the wells for receiving the fuel elements can be made of neutron absorbing material, e.g. Boron steel exist to achieve a desired shielding.
  • the sheet thicknesses used for this can at the same time ensure that the storage frame is stiffened, provides sufficient hold against lateral forces, even if not all fuel element positions are occupied by fuel elements.
  • the sheets can have openings that are aligned with recesses in the sheet metal jacket. A coolant flow is made possible with such recesses and openings. Alternatively, one can also provide openings in the support plate on which the fuel elements are seated.
  • the inner grooves can be covered on the top of the sheet metal jacket by strips which are detachably connected to the sheet metal jacket.
  • the grating plates are fixed in the vertical direction.
  • a fixation of the sheets in the lateral direction can be achieved in an advantageous manner in that the underside of the sheets sit in grooves in the support plate.
  • the frame cross section is square. It includes a fuel assembly grid of a maximum of 8x8 fuel assembly positions. This is an essential contrast to the fuel assembly rack according to US Pat. No. 4,029,468, in which the storage rack has a narrow rectangular cross section in which three rows, each with 12 fuel assembly positions, are arranged at an uneven spacing.
  • the square design according to the invention allows greater strength, so that the fuel assembly rack with its transport eyelets as a whole loaded condition can be transported.
  • the support plate can have ribs running in a grid shape, foot parts being able to engage at the crossing points of the ribs. It is advantageous if the foot parts have incisions corresponding to the course of the ribs, which laterally enclose the ribs. As a result, the determination in the lateral direction is achieved with very little effort. Another advantage is that the forces are introduced over a large area, so that local overstressing is excluded.
  • the fuel assembly storage rack 1 serving as a transport canister comprises a frame 2 and a lattice insert 3.
  • the frame 2 includes a sheet metal jacket 4 with a square cross section, which is made of stainless steel.
  • the wall is about 1/9 of the total height of 4.5 m as a result of a sheet joint thickened outwards by about 2 times the lower sheet thickness of 10 mm.
  • the side plates 7 of the sheet metal jacket 4 are each provided with 4 continuous, vertical grooves 6, the depth of which is approximately 5 mm.
  • Absorber sheets 9 and 10 of the grid insert 3 are inserted into the grooves 6.
  • the absorber plates 9, 10, which form the grid for the positions of the fuel elements in the assembled state, consist of neutron-absorbing material (boron steel) with a thickness of 2-4 mm.
  • FIG. 2 shows four absorber plates 9, 10 slotted over half of their height, which are interlaced with one another, so that shafts 8 for receiving the fuel elements are formed.
  • the grid insert 3 is inserted into the sheet metal jacket 4 at the top and is guided laterally in the grooves 6 of the side walls 7 and below in the grooves 12 of a support plate 13.
  • the absorber plates 9, 10 and the side walls 7 of the sheet metal jacket 4 are provided in the lower region near the support plate 13 at all fuel element positions with circular openings 14A, 14B so that the cooling water can reach the fuel elements located inside.
  • 4 retaining sheets 15 are fastened by means of countersunk screws 16 on the upper, thickened part 5 of the sheet metal jacket.
  • the frame 1 is lifted in a known manner by a hoist into the basin provided for this purpose.
  • a hoist into the basin provided for this purpose.
  • end eyelets 19 attached, which are within the construction cross section of the sheet metal jacket 4.
  • a special locking of the frame 1 in its support point is not provided for the construction shown.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Brennelement-Lagergestell mit einem äußeren Rahmen, der vertikale Schächte einschließt, die dem Brennelementquerschnitt angepaßt sind und ein Raster von Brennelementpositionen bilden, wobei der Rahmen an seinem oberen Ende Transportösen aufweist und an seinem unteren Ende eine horizontale Stützplatte umfaßt, und wobei das Raster aus miteinander verschränkten Blechen besteht, die die Schächte bilden (FR-PS 2 462 767).
  • Bei dem aus der US-PS 40 29 968 bekannten Lagergestell der oben genannten Art sind die Schächte durch Zwischenräume distanziert, in denen Platten aus neutronenabsorbierendem Material zur Abschirmung untergebracht sind. Daraus ergibt sich ein komplizierter Aufbau, zumal die die Zwischenräume begrenzenden Wände für Seitenkräfte ausgelegt sein müssen, die z.B. bei einem Erdbeben auftreten können. Hinzu kommt noch, daß auch der Rahmen mit seiner Bauweise aus einzelnen Platten und Streben, die aufwendig miteinander verbunden werden müssen, kompliziert und teuer ist.
  • Durch die FR-PS 2 462 767 ist schon ein Brennelement-Lagergestell bekannt, in dem ebenfalls Trennwände zur Bildung von Schächten vorgesehen sind. Die Schächte dienen zur Aufnahme von Brennelementen. Die Trennwände sind hierbei doppelschalig ausgeführt und bestehen aus einer Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten Leisten. Die Leisten sind miteinander verschränkt und werden durch vertikale Zuganker ineinander festgehalten. Auch diese Ausführung eines Brennelement-Lagergestells ist kompliziert und teuer und ist schon allein wegen der Vielzahl der sicher zu fixierenden Bauteile relativ störanfällig.
  • Gegenüber dem Bekannten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Brennelementlagergestell zu schaffen, das ohne Beeinträchtigung der Strahlensicherheit und der mechanischen Festigkeit einfacher aufgebaut ist als die bekannten Brennelementlagergestelle und möglichst wenig Platz erfordert.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Rahmen von einem Blechmantel gebildet wird, der in seinem oberen Bereich auf mindestens das Doppelte seiner normalen Wanddicke nach außen verdickt ist und mit seiner Innenseite ein das Raster bildendes Gitter führt. Vorzugsweise weist der Blechmantel vertikale Nuten auf, und in die Nuten greift das Gitter ein. Dazu sollte die Wandstärke im unverdickten Teil des Blechmantels mindestens 5 mm betragen.
  • Bei der Erfindung bildet der Blechmantel einen Rahmen von einfacher Bauart, der mit seinen Innenflächen eine sichere Abstützung der Brennelemente ergibt, die durch die zu einem Gitter verschränkten Bleche geführt sind. Die Bleche, die die Schächte für die Aufnahme der Brennelemente bilden, können aus neutronenabsorbierendem Material, z.B. Borstahl bestehen, um eine gewünschte Abschirmung zu erreichen. Die dazu angewendeten Blechdicken können zugleich dafür sorgen, daß das Lagergestell versteift wird, einen genügenden Halt gegen Seitenkräfte ergibt, und zwar auch dann, wenn nicht alle Brennelementpositionen mit Brennelementen besetzt sind.
  • Die Bleche können Durchbrechungen aufweisen, die mit Ausnehmungen in dem Blechmantel fluchten. Mit solchen Ausnehmungen und Durchbrechungen wird ein Kühlmittelfluß ermöglicht. Alternativ kann man aber auch Durchbrechungen in der Stützplatte vorsehen, auf der die Brennelemente aufsitzen.
  • Die inneren Nuten können an der Oberseite des Blechmantels durch Leisten abgedeckt sein, die mit dem Blechmantel lösbar verbunden sind. Hierdurch erhält man eine Festlegung der Gitterbleche in vertikaler Richtung. Eine Festlegung der Bleche in seitlicher Richtung kann in vorteilhafter Weise dadurch erreicht werden, daß die Bleche mit ihrer Unterseite in Nuten in der Stützplatte sitzen.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der Gestellquerschnitt quadratisch. Er umfaßt ein Brennelementraster von höchstens 8x8 Brennelementpositionen. Dies ist ein wesentlicher Gegensatz gegenüber dem Brennelementlagergestell nach der US-Patentschrift 40 29 468, bei dem das Lagergestell einen schmalen Rechteckquerschnitt hat, in dem drei Reihen mit je 12 Brennelementpositionen in ungleichmäßigem Abstand angeordnet sind. Demgegenüber ermöglicht die erfindungsgemäße quadratische Bauform eine größere Festigkeit, so daß das Brennelementlagergestell mit seinen Transportösen auch als Ganzes in beladenem Zustand transportiert werden kann. Dies ist z.B. für den Brennelementwechsel in Siedewasserreaktoren besonders vorteilhaft, weil dann während des Wechsels nur ein relativ kurzer Weg für die einzelnen Brennelemente zurückzulegen ist, während danach der Abtransport in ein Abklingbecken mit den Lagergestellen erfolgt, so daß die Zahl der Transportvorgänge wesentlich herabgesetzt ist.
  • Die Stützplatte kann zur Erhöhung der Festigkeit rasterförmig verlaufende Rippen aufweisen, wobei an den Kreuzungsstellen der Rippen Fußteile angreifen können. Dabei ist es günstig, wenn die Fußteile Einschnitte entsprechend dem Verlauf der Rippen aufweisen, die die Rippen seitlich umschließen. Hierdurch wird die Festlegung in seitlicher Richtung mit denkbar geringem Aufwand erreicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Kräfte großflächig eingeleitet werden, so daß örtliche Überbeanspruchungen ausgeschlossen sind.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt
    • FIG 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Lagergestells zum Teil im Schnitt,
    • FIG 2 ebenfalls in perspektivischer Darstellung das zu dem Lagergestell als Einsatz gehörende Gitter und
    • die Figuren 3 und 4 in wesentlich verkleinerter Darstellung Seitenansichten einzelner Bleche, die das Gitter bilden.
  • Das als Transportkanister dienende Brennelement-Lagergestell 1 umfaßt einen Rahmen 2 und einen Gittereinsatz 3. Zum Rahmen 2 gehört ein im Querschnitt quadratischer Blechmantel 4, der aus nichtrostendem Stahl besteht. Im oberen Bereich 5 des Blechmantels 4 ist die Wandung über ca. 1/9 der Gesamthöhe von 4,5 m als Folge eines Blechstoßes ca. um das 2-fache der unteren Blechdicke von 10 mm nach außen verdickt.
  • Die Seitenbleche 7 des Blechmantels 4 sind innen mit jeweils 4 durchgehenden, vertikalen Nuten 6 versehen, deren Tiefe ca. 5 mm beträgt. In die Nuten 6 werden Absorberbleche 9 und 10 des Gittereinsatzes 3 eingesteckt. Die Absorberbleche 9, 10, die im montierten Zustand das Raster für die Positionen der Brennelemente bilden, bestehen aus neutronenabsorbierendem Material (Borstahl) mit einer Dicke von 2 - 4 mm. In FIG 2 sind jeweils vier über die Hälfte ihrer Höhe geschlitzte Absorberbleche 9, 10 dargestellt, die miteinander verschränkt sind, so daß Schächte 8 zur Aufnahme der Brennelemente gebildet werden.
  • Der Gittereinsatz 3 wird oben in den Blechmantel 4 eingesetzt und findet seitlich in den Nuten 6 der Seitenwände 7 sowie unten in Nuten 12 einer Stützplatte 13 seine Führung.
  • Die Absorberbleche 9, 10 sowie die Seitenwände 7 des Blechmantels 4 sind im unteren Bereich nahe der Stützplatte 13 an allen Brennelementpositionen mit kreisförmigen Öffnungen 14A, 14B versehen, damit das Kühlwasser an die im Inneren befindlichen Brennelemente gelangen kann. Um die Absorberbleche 9, 10 im Blechmantel 4 zu fixieren, werden auf dem oberen, verdickten Teil 5 des Blechmantels 4 Haltbleche 15 mittels Senkschrauben 16 befestigt.
  • Auf dem Boden eines für das Abstellen der Gestelle 1 vorgesehenen, wassergefüllten Lagerbeckens sind entsprechend der Anzahl der aufzunehmenden Gestelle 1 viereckige Fußteile befestigt, in die rasterförmig angeordnete Stützrippen 18 der Stützplatte 13 eingreifen. Zu diesem Zweck haben die nicht dargestellten Fußteile vertikale, kreuzförmige Einschnitte.
  • Das Gestell 1 wird in bekannter Weise durch ein Hebezeug in das dafür vorgesehene Becken gehoben. Für diesen Vorgang sind am oberen Ende vier Transportösen 19 befestigt, die innerhalb des Konstruktionsquerschnittes des Blechmantels 4 liegen. Eine besondere Verriegelung des Gestells 1 in seinem Auflagepunkt ist für die dargestellte Konstruktion nicht vorgesehen.

Claims (8)

  1. Brennelement-Lagergestell mit einem äußeren Rahmen (2), der vertikale Schächte (8) einschließt, die dem Brennelementquerschnitt angepaßt sind und ein Raster von Brennelementpositionen bilden, wobei der Rahmen (2) an seinem oberen Ende Transportösen (19) aufweist und an seinem unteren Ende eine horizontale Stützplatte (13) umfaßt, und wobei das Raster aus miteinander verschränkten Blechen (9, 10) besteht, die die Schächte (8) bilden,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Rahmen (2) von einem Blechmantel (4) gebildet wird, der in seinem oberen Bereich (5) auf mindestens das Doppelte seiner normalen Wanddicke nach außen verdickt ist und mit seiner Innenseite ein das Raster bildendes Gitter (3) führt.
  2. Brennelement-Lagergestell nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Blechmantels (4) vertikale Nuten (6) aufweist, und daß in die Nuten (6) das Gitter (3) eingreift.
  3. Brennelement-Lagergestell nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (9, 10) Durchbrechungen (14A) aufweisen, die mit Ausnehmungen (14B) in dem Blechmantel (4) fluchten.
  4. Brennelement-Lagergestell nach Anspruch 2 oder 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (6) an der Oberseite des Blechmantels (4) durch Leisten abgedeckt sind, die mit dem Blechmantel (4) lösbar verbunden sind.
  5. Brennelement-Lagergestell nach Anspruch 2, 3 oder 4
    dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche (9, 10) mit ihrer Unterseite in Nuten (12) in der Stützplatte (13) sitzen.
  6. Brennelement-Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gestellquerschnitt quadratisch ist und ein Brennelementraster von höchstens 8x8 Brennelementpositionen umfaßt.
  7. Brennelement-Lagergestell nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite der Stützplatte (13) rasterförmig verlaufende Rippen (18) aufweist, und daß an Kreuzungsstellen der Rippen (18) Fußteile angreifen.
  8. Brennelement-Lagergestell nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fußteile Einschnitte entsprechend dem Verlauf der Rippen (18) aufweisen, die die Rippen (18) seitlich umschließen.
EP90102884A 1989-03-01 1990-02-14 Brennelement-Lagergestell Expired - Lifetime EP0385187B1 (de)

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DE3906492 1989-03-01
DE3906492A DE3906492A1 (de) 1989-03-01 1989-03-01 Brennelement-lagergestell

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EP0385187A1 EP0385187A1 (de) 1990-09-05
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